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广州市谱源气体有限公司
稳定同位素气体的天然丰度和分离
2011-10-31 9:26:14
稳定气体同位素在自然界中的丰度，又称天然存在比，指的是该同位素在这种元素的所有天然同位素中所占的比例。丰度的大小一般以百分数表示。人造同位素的丰度为零，例如在电光源HID灯中被广泛使用的氪-85（Kr-85）就是人造同位素，具有一定的放射性。
周期表上所列的原子量实际上是各种同位素按丰度加权的平均值，这是因为各种同位素在自然界中往往分布的比较均匀，取平均值计算比较准确。
同位素气体 英文名 化学式 自然丰度
氩-36 Argon-36 36Ar 0.337%
氩-38 Argon-38 38Ar 0.63%
氩-40 Argon-40 40Ar 99.6%
碳-13 Carbon-13 13C 1.1%
氯-35 Chlorine-35 35Cl 75.77%
氯-37 Chlorine-37 37Cl 24.23%
氘 Deuterium D2 0.015%
氦-3 Helium-3 3He 1.38 x 10-6%
氪-78 Krypton-78 78Kr 0.35%
氪-80 Krypton-80 80Kr 2.25%
氪-82 Krypton-82 82Kr 11.6%
氪-83 Krypton-83 83Kr 11.5%
氪-84 Krypton-84 84Kr 57.0%
氪-86 Krypton-86 86Kr 17.3%
氖-20 Neon-20 20Ne 90.48%
氖-21 Neon-21 21Ne 0.27%
氖-22 Neon-22 22Ne 9.25%
氮-15 Nitrogen-15 15N2 0.37%
氧-16 Oxygen-16 16O2 99.76%
氧-17 Oxygen-17 17O2 0.04%
氧-18 Oxygen-18 18O2 0.2%
氙-124 Xenon-124 124Xe 0.1%
氙-126 Xenon-126 126Xe 0.09%
氙-128 Xenon-128 128Xe 1.91%
氙-129 Xenon-129 129Xe 26.4%
氙-131 Xenon-131 131Xe 21.2%
氙-132 Xenon-132 132Xe 26.9%
氙-134 Xenon-134 134Xe 10.4%
氙-136 Xenon-136 136Xe 8.9%
气体同位素的分离主要方法有气体扩散法离子交换法、气体离心法，另外还有蒸馏法、电解法、电磁法、电流法等，其中以气体扩散法最成熟。“浓缩”的使用涉及旨在提高某一元素特定同位素丰度的同位素分离过程，例如从天然铀生产浓缩铀或从普通水生产重水。
气体扩散法——这是商业开发的第一个浓缩方法。该工艺依靠不同质量的同位素在转化为气态时运动速率的差异。在每一个气体扩散级，当高压气体透过在级联中顺序安装的多孔镍膜时，其轻分子气体的气体更快地通过多孔膜壁。这种泵送过程耗电量很大。已通过膜管的气体随后被泵送到下一级，而留在膜管中的气体则返回到较低级进行再循环。在每一级中，浓度比仅略有增加。浓缩到反应堆级的铀-235丰度需要1000级以上。
气体离心法——在这类工艺中，气体被压缩通过一系列高速旋转的圆筒，或离心机。同位素重分子气体比轻分子气体更容易在圆筒的近壁处得到富集。在近轴处富集的气体被导出，并输送到另一台离心机进一步分离。随着气体穿过一系列离心机，其同位素分子被逐渐富集。与气体扩散法相比，气体离心法所需的电能要小很多，因此该法已被大多数新浓缩厂所采用。
气体离心法——在这类工艺中，气体被压缩通过一系列高速旋转的圆筒，或离心机。同位素重分子气体比轻分子气体更容易在圆筒的近壁处得到富集。在近轴处富集的气体被导出，并输送到另一台离心机进一步分离。随着气体穿过一系列离心机，其同位素分子被逐渐富集。与气体扩散法相比，气体离心法所需的电能要小很多，因此该法已被大多数新浓缩厂所采用。
